電氣元件基礎(chǔ)知識介紹

1、電氣元件基礎(chǔ)知識電氣元件基礎(chǔ)知識介紹介紹 內(nèi)容l基本概念l控制元件l感測元件l驅(qū)動元件第一章第一章 基本概念基本概念l電氣回路基本架構(gòu)l電的成員:電能源,電壓,電流,負(fù)載l電源配線l噪聲濾波器(NF)l電源供應(yīng)器(PS)：交流轉(zhuǎn)直流、PLC專用l不間斷電源供應(yīng)器(UPS)感測元件 驅(qū)動元件控制元件電源開關(guān)-NFB,CP保護(hù)開關(guān)-MS控制開關(guān)-Relay,S.S.R電壓、電流檢知器-Sensor驅(qū)動器負(fù)載Driver,Moter, Heater,.CP ONP L C R U N MODE設(shè)定 Temp controller溫度準(zhǔn)備運轉(zhuǎn)系統(tǒng)(手動/自動)ENDNFB ON1.1 電氣回路基本架構(gòu)

2、電能源(交流)電能源,電壓,電流,負(fù)載DC 24VRELAY a接點電磁閥AC 100V+-IRELAY a接點電磁閥i電感性負(fù)載v電流電壓電能源(直流)1.2 電的成員1.3 電源配線1.電源線種類:單芯線,多芯線,裸銅線,電纜線2.配線線路分主線路及控制線路3.電源線耐電流大小:4.電源線相序配置與色別選擇 交流3200 : R紅 S白 T藍(lán) E綠 交流1100 : N黑 L白 E綠 直流: 正極紅 負(fù)極藍(lán) 控制線: 黃 5.端子臺:有耐電壓及耐電流的考慮(ex:AC250V,20A)6.連結(jié)器:注意電源線壓接,固定及焊接部位1.4 雜訊l噪聲與干擾l噪聲:放電噪聲(接點 ,電磁閥線圈)l

3、 接觸噪聲(連接器,焊點,振動)l干擾:反射干擾(映像信號或數(shù)字信號)l 瞬時現(xiàn)象干擾(開關(guān)之開閉,電動機(jī))01干擾干擾雜訊濾波器(NF)1.5 電源供應(yīng)器不間斷電源供應(yīng)器(UPS)有Recipe設(shè)定之儀器, PLC, PC或機(jī)構(gòu)安全考量,需經(jīng)常保持供電場所,應(yīng)配置UPS第二章第二章 控制元件控制元件 1.傳統(tǒng)電路部分:l開關(guān)(SW):啟動,停止,緊停l保險絲(Fuse)l無熔絲開關(guān)(NFB)l電流保護(hù)開關(guān)(CP)l交流接觸器(MC)l繼電器(CR)l固態(tài)繼電器(S.S.R.):1,3 結(jié)線2.1.1 開關(guān)(SW)起動SW停止SW緊停SW按鈕通常用來接通或斷開控制電路(其中電流很小)，從而控制

4、電動機(jī)或其他電氣設(shè)備的運行。其結(jié)構(gòu)如右圖所示。2.1.2 保險絲(Fuse)瞬時保險絲延時保險絲大電流保險絲管式保險絲插式保險絲電阻式保險絲-電路板用F選擇保險絲的方法l1.對無沖擊（起動）電流的支線電路，如電熱、照明負(fù)載等熔絲額定電流支線上所有負(fù)載的工作電流。l2.具有沖擊(起動)電流的電路，如一臺電動機(jī)的支線電路為了防止電動機(jī)起動時電流較大而將熔絲燒斷，因此熔絲不能按電動機(jī)的額定電流來選擇，應(yīng)按下式計算l 熔絲額定電流電動機(jī)的起動電流/2.5l 如起動時間較長或起動頻繁的場合，則l 熔絲額定電流電動機(jī)的起動電流/2.5l3.有幾臺電動機(jī)同時運行的供電干線上熔絲的容量l 熔絲額定電流=(1.

5、52.5)容量最大的電動機(jī)的額定電流+ 其余電動機(jī)的額定電流之和2.1.3 無熔絲開關(guān)(NFB)1P2P3P1.功能:過載或短路時跳脫,保護(hù)負(fù)載驅(qū)動組件2.跳脫后,先扳下再投入3.規(guī)格:(例) 3P NFB 50AF 30AT IC5KA無熔絲開關(guān)(自動空氣斷路器)動作原理l自動空氣斷路器也叫自動開關(guān),是常用的一種低壓保護(hù)電器，可實現(xiàn)短路、過載和失壓保護(hù)。它的結(jié)構(gòu)形式很多。右圖所示的是一般原理圖。l開關(guān)的脫扣機(jī)構(gòu)是一套連桿裝置。當(dāng)主觸點通過操作機(jī)構(gòu)閉合后，就被鎖鉤鎖在合閘的位置。如果電路中發(fā)生故障，則有關(guān)的脫扣器將產(chǎn)生作用使脫扣機(jī)構(gòu)中的鎖鉤脫開，于是主觸點在釋放彈簧的作用下迅速分?jǐn)唷０凑毡Ｗo(hù)作

6、用的不同，脫扣器可以分為過電流脫扣器及失壓脫扣器等類型。l在正常情況下，過電流脫扣器的銜鐵是釋放著的；一旦發(fā)生嚴(yán)重過載或短路故障時，與主電路串聯(lián)的線圈就將產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁吸力把街鐵往下吸引而頂開鎖鉤，使主觸點斷開。欠壓脫扣器的工作恰恰相反，在電壓正常時，電磁吸力吸住銜鐵，主觸點才得以閉合。一旦電壓嚴(yán)重下降或斷電時，銜鐵就被釋放而使主觸點斷開。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時，必須重新合閘后才能工作，實現(xiàn)了失壓保護(hù)。l斷路器的主觸點是通過操作機(jī)構(gòu)(手動或電動)使之閉合的，其觸點系統(tǒng)由于裝有滅弧裝置因而不僅能接通或切斷正常的工作電流，還能在發(fā)生故障時迅速切斷比正常工作電流大好幾倍的故障電流，從而能有效地保護(hù)電路

7、中的電氣設(shè)備。 2.1.4 交流接觸器 l用途用途：接觸器是一種自動化的控制電器。接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟弧⒅绷麟娐?，具有控制容量大，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實現(xiàn)定時操作，聯(lián)鎖控制，各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機(jī)，也可用于控制其它電力負(fù)載，如電熱器、照明、電焊機(jī)、電容器組等。l分類分類：接觸器按被控電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。這里主要介紹常用的交流接觸器。電磁式交流接觸器的結(jié)構(gòu)(1)結(jié)構(gòu)： 接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及其它部分 組成。 電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和鐵心，是接觸器的重要 組成部分，依靠它帶動觸點

8、的閉合與斷開。 觸點系統(tǒng)：觸點是接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點和輔助觸點。主觸點的作用是接通和分?jǐn)嘀骰芈?，控制較大的電流， 而輔助觸點是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。 滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證觸點斷開電路時，產(chǎn)生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點的損傷。為了迅速熄滅斷開時 的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱 縫陶土滅弧罩，并配有強(qiáng)磁吹弧回路。 其它部分：有絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動機(jī)構(gòu)等交流接觸器的動作原理l當(dāng)吸引線圈兩端施加額定電壓時，產(chǎn)生電磁力，將動鐵心(上鐵心)吸下，動鐵心帶動動觸點一起下移，使動合觸點閉合接通電路，動斷觸點斷開切斷電路，當(dāng)吸引線圈斷電時，鐵心失

9、去電磁力，動鐵心在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，觸點系統(tǒng)恢復(fù)常態(tài)。三相交流接觸器的觸點系統(tǒng)中有三對主觸點和若干對輔助觸點，主觸點可以通過較大的主電流，并設(shè)有隔弧和滅弧裝置。主觸點常用在主電路中控制三相負(fù)載，輔助觸點用在電流較小的控制電路中。 交流接觸器的運行維護(hù)在電氣設(shè)備進(jìn)行維護(hù)工作時，應(yīng)一并對接觸器進(jìn)行維護(hù)工作。 1)外部維護(hù)： a清掃外部灰塵； b檢查各緊固件是否松動，特別是導(dǎo)體連接部分，防止接觸松動而發(fā)熱； 2)觸點系統(tǒng)維護(hù)： a檢查動、靜觸點位置是否對正，三相是否同時閉合，如有問題應(yīng)調(diào)節(jié)觸點彈簧； b檢查觸點磨損程度，磨損深度不得超過1mm，觸點有燒損，開焊脫落時，須及時更 換；輕微燒損時，一

10、般不影響使用。清理觸點時不允許使用砂紙，應(yīng)使用整形銼； c測量相間絕緣電阻，阻值不低于10M； d檢查輔助觸點動作是否靈活，觸點行程應(yīng)符合規(guī)定值，檢查觸點有無松動脫落，發(fā)現(xiàn)問題時，應(yīng)及時修 理或更換。 3)鐵芯部分維護(hù)： a清掃灰塵，特別是運動部件及鐵芯吸合接觸面間； b檢查鐵芯的緊固情況，鐵芯松散會引起運行噪音加大； c鐵芯短路環(huán)有脫落或斷裂要及時修復(fù)。 4)電磁線圈維護(hù)： a測量線圈絕緣電阻； b線圈絕緣物有無變色、老化現(xiàn)象，線圈表面溫度不應(yīng)超過65C； c檢查線圈引線連接，如有開焊、燒損應(yīng)及時修復(fù)。5)滅弧罩部分維護(hù)： a檢查滅弧罩是否破損； b滅弧罩位置有無松脫和位置變化； c清除滅弧

11、罩縫隙內(nèi)的金屬顆粒及雜物。電磁開關(guān)(MS=MC+O.L.)R S TU V Wb acoil可由PLC之O/P點經(jīng)Relay控制MCO.L.abc電磁接觸器電磁接觸器：外加電壓給線圈過高會燒毀(110%),過低會發(fā)生噪音或跳脫 (85%) 積熱電驛積熱電驛：過載時跳脫保護(hù)電流保護(hù)開關(guān)(CP)2.1.5 繼電器(CR)PLCO/P0VCRDC 24VRELAY a接點電磁閥+-I固態(tài)繼電器(S.S.R.): (Solid State Relay )1,3 結(jié)線光耦合器繼電器的工作原理和特性 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電

12、路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器分類：用途分：控制繼電器、保護(hù)繼電器、中間 繼電器。原理分：電磁式、感應(yīng)式、熱繼電器等參數(shù)分：電流、電壓、速度、壓力繼電器動作時間分：瞬時繼電器、延時繼電器輸出形式分：有觸點、無觸點繼電器SSR的工作原理和特性lSSR是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。SSR按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)l

13、額定工作電壓：額定工作電壓：是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。l直流電阻：直流電阻：是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。l吸合電流：吸合電流：是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。l釋放電流：釋放電流：是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 l觸點切換電壓和電流：

14、觸點切換電壓和電流：是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點. 2.程式邏輯控制部分：PLClPLC模組:PS,CPU,I/P,O/Pl人機(jī)界面(Touch panel)l特殊模組:A/D,D/A,Servo,Temp.,通訊,l省配線單元(Uniwire)l遠(yuǎn)端傳輸模組(Remote I/O module)l溫度控制器(T.C.)2.2.1 PLC簡介l可編程邏輯控制器（PROGRAM LOGICAL CONTROLLER）簡稱PLCl可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程

15、序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。lPLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。lPLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。PLC的特點 l可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。l編程直觀、簡單。l環(huán)境要求低，適應(yīng)性好。l功能完善，接口功能強(qiáng)。PLC的分類l按輸入（INPUT）和輸出（OUTPUT）點數(shù)多少，分為：超小型、小型

16、、中型、大型和超大型。l按結(jié)構(gòu)形式，分為：整體式和模塊式。PLC的應(yīng)用和發(fā)展l早期的PLC 改造原有的繼電接觸器控制系統(tǒng)。l廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，如各種順序控制等。主要用于有大量開關(guān)量和少數(shù)模擬量的控制系統(tǒng)。lPLC的發(fā)展趨勢：1、小型化、專用化和低價格；2、大型、高速、多功能和分布式全自動網(wǎng)絡(luò)化。輸出接口電路l繼電器輸出*l晶體管輸出l晶閘管輸出l圖2-3所示 PLC工作原理工作原理 PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，包括內(nèi)部處理、通訊操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。 當(dāng)處于RUN狀態(tài)時，上述掃描周期不斷循環(huán)。掃描過程。l圖圖2-19PLC的

17、編程器件lPLC內(nèi)部有許多具有不同功能的器件：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、定時器T、計數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)寄存器S等。為了區(qū)別實際的物理器件，上述PLC內(nèi)部的器件稱為軟元件。l不同廠家、同一產(chǎn)家的不同型號的PLC的軟元件的數(shù)量、種類都不一樣。程式邏輯控制部分：PLCl底板l電源供應(yīng)器lCPUl輸入單元l輸出單元l特殊模組PLC模組PLC模組 (計算機(jī)模組)PLC模組(I/P模組)PLC模組(I/O模組)2.2.2 人機(jī)界面(Touch panel) 2.2.3 溫度控制器設(shè)定值實際值現(xiàn)在值設(shè)定值第三章第三章 感測元件（傳感器）感測元件（傳感器）l傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利

18、用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。l根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。l化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。l光電/光纖感應(yīng)器依其檢測距離及使用場所可分為下列四種形式：1.對照型2.反射型3

19、.近接式(磁簧開關(guān))4.光纖傳感器 發(fā)射器和接收器前端裝上光纖(玻璃、塑料光纖的基本操作相同)。光纖是光電傳感器的“眼”的延伸。由于光纖導(dǎo)線體積小又具伸縮性，解決廠不易進(jìn)入部位的傳感問題。由于沒有電流在光纖中，因此沒有安全措施也能在易爆或強(qiáng)電磁場(高壓設(shè)備，電焊設(shè)備)存在的區(qū)域正常工作。光纖足夠細(xì)可探測到最微小的物體。光纖導(dǎo)線可用作漫反射光電開關(guān)和對射式光電開關(guān)。反射板投受光器投光器受光器基板檢知片磁極反應(yīng)溝槽式Sensor光纖檢知SENSOR構(gòu)成光纖頭光纖放大器反射式Sensor近接Sensor極限式檢知Sensor押入式極限SensorPLC I/P點檢知器(Sensor + Amp.)Sensor頭光纖Amp.放大器(Amplifier)FSV11的設(shè)定方法的設(shè)定方法兩點設(shè)定l當(dāng)沒有物體時,按SET鈕(橙色燈